经济型数控机床的故障分析

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经济型数控机床是指具有针对性加工功能但功能水平较低且价格低廉的数控机床，它主要是由机械和电气控制两大部分组成，其故障按故障源可分为机械故障和控制系统故障两类；按运行情况分有不运行类，运行加工尺寸超差无规则类和运行加工尺寸超差有规则类等；就其数控系统而言又可分为硬件故障，软件故障和干扰故障三大类。
) W$ p& k: ]) Z4 C; p1 故障分析与维修方法
⑴故障分析方法
) X/ P9 M. i' C; [数控机床的故障不管表现形式如何最后都反应在加工件出现质量问题或机床不能正常运行加工。要判断出是机械方面故障还是控制系统故障，其分析方法是：
a. 先检查控制系统：看程序能否正常运行，显示和其它功能键是否正常；
; h  {7 \: G* d+ y. ^( Hb. 再检查步进电机：是否能正常运转，有无间歇或抖动现象。
如果没有上述问题，则初步可以判断故障原因在机械方面，可着重检查各个传动环节。在检查传动环节时应使步进电机断电，用手动并配合打表来检查机床各个传动链。
/ i9 M8 O( [, c+ l8 \: h8 [⑵ 维修方法
c. 观察法：先从操作者那里了解出现故障的过程，从显示屏上了解信息，通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，认真查看系统的各个部分，将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这种方法要求维修人员具有丰富的实际经验、较宽的知识面和很好的综合判断能力。
" ~* x- `) e6 a0 j, E& t* Bd.功能程序测试法：将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法编制成一个功能测试程序，让数控系统运行这个测试程序借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，从而判断出故障发生的可能起因。如机床加工出现废品又无报警信号，一时难以确定是编程错误或是操作错误或是机床故障时，用功能程序测试法判断是一种行之有效的方法。
e.原理分析法：从数控系统各部件的工作原理着手进行逻辑分析和判断，确定故障部位。这种方法要求维修人员对整个数控系统和每个部件的工作原理都有清楚的、较深的了解，才可能做到对故障部位进行准确定位。
f. 替换法：在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，缩小检查故障的范围，排除故障。这是现场判断故障最常用的方法之一。
总之，这些维修方法各有特点，维修时要根据故障现象灵活运用、综合分析，逐步缩小故障范围以达到排除故障的目的。
2 常见的故障现象及分析
近几年带学生到某模具厂进行生产实习，经常遇到模具厂的经济型数控机床出现故障，现对这些故障现象作一下分析。
  C% f' r  Q* n⑴ 常见机械方面的故障现象及分析
故障现象1：在某一方向上，工作台运动突然停止或完全不运动，步进电机抖动而不运转。
. \, B: D  J5 z' M& D分析：先将控制系统断电，用手转动手柄，若发现在某一位置较重或完全卡住，则可断定是机械方面问题。这时对机床传动部分进行分段检查，若采用滚珠丝杠传动，则一定要检查滚道内是否有铁屑等异物。若机械运转正常，再通电时步进电机仍抖动而不运行，则可断定是控制系统故障。
2 T6 H3 b. s9 X8 k4 t. l6 W故障现象2：程序运行结束，刀具返回起始点时超越一个定值。
* `5 l7 \6 a- ~" d  o; N分析：这种现象是步进电机减速箱内的传动齿轮或步进电机与丝杠之间的传动齿轮上有铁屑或磕碰毛刺造成的。这是由于当切削运行时，步进电机输出的力矩结余不多，当齿轮旋转到有毛刺部位时阻力矩增大，造成运行失步，而空程返回起始点时速度高、力矩大，电机运行不失步，这样往返行程的实际位移有一个差额，每加工一件起始点则后移一个定值，造成下一个加工件首端尺寸变化一个定值。
故障现象3：工件局部尺寸漂移超差。
分析：主要由丝杠与丝母的间隙引起，特别是普通丝杠发生这种故障更为频繁。这是由于在程序开始试运行时，测定的丝杠间隙被补偿到程序中，保证了加工尺寸的正确性。但当机床运行一段时间后，磨损速度变快，丝杠传动造成的积累误差使加工尺寸超差（这个超差值并不固定而是随时间的推移而逐渐变化）。这可通过修改加工程序或重新调整丝杠间隙来排除这类故障。
/ K6 j0 o1 K( [2 H# O故障现象4：工件轴向或径向尺寸不稳定。
分析：工件加工后，某方向的尺寸有大或小的变化，没有规律，而另一方向则稳定不变。这是由丝杠轴向窜动造成的切削力矩的，大小直接影响丝杠窜动量的大小，因此切削速度、工件材质等因素均可影响加工尺寸的变化。此时应检查丝杠两端的轴承座。
5 D4 V- Y9 w! S* k⑵ 常见控制系统的故障现象及分析
故障现象1：开机无显示。
9 n2 G* [+ Y! m- f" F: z1 c- H. K分析：主要原因是电源故障，应检查电源，如熔断器、连线插头、元件管脚等处。
故障现象2：步进电机抖动不转。
8 Q% h& w  S6 Z分析：步进电机突然出现抖动不转现象，应切断电源，手动检查工作台或拖板若能正常运动，则是控制系统或步进电机的故障。步进电机抖动一般是步进电机断相引起。
7 g. m, W* c2 [. f7 ?) w% p故障现象3：程序执行中显示突然消失，返回监控状态。
分析：这种故障大多是由于强电磁场干扰引起失控。对系统采取抗干扰措施（如光电隔离、接地或悬浮处理等）
( \: w2 Z7 x  S7 F0 u" H故障现象4：步进电机运转不正常，时转时停，高速运转时严重失步。
分析：可能是整流电源的一组滤波电容损坏或虚焊、脱焊造成直流电压降低，使步进电机输出力矩降低而运转不正常。
文章关键词： 数控机床